小学科学跨学科项目化学习实践探索
作者: 虞佳怡
摘 要 小学科学课程具有极强的综合性,要求教师勇于打破学科边际,实现课程的综合化与实践化,这正符合2022年版课程方案提出的跨学科学习主张。以“火星探秘”项目为例,从项目规划、项目实施、项目评价三个方面在小学科学教学过程中融入跨学科项目化学习方式;通过问题协同、学科协同、支架协同找准跨学科教学契合点;借助探究性实践、审美性实践、技术性实践、社会性实践与调控性实践联结跨学科学习实践点;利用数据链接法、评价量规法、团队共富法赋能跨学科素养培育,从而使学生逐步形成正确价值观、必备品格和关键能力。
关 键 词 小学科学;跨学科;项目化学习
引用格式 虞佳怡.小学科学跨学科项目化学习实践探索[J].教学与管理,2024(23):63-66.
《义务教育课程方案(2022年版)》中明确指出,各门课程用不少于10%的课时设计跨学科主题学习[1],这是学生核心素养养成的重要路径。而在项目化推进科学教学以及解决学科核心概念、核心内容、核心思想、核心能力等关键问题的过程中,我们不可避免地需要进行跨学科设计,以讨论、融合、提炼、迁移教学内容和活动方案[2]。因此,跨学科项目化学习成为优化小学科学教学方式,实现课程综合化的有效手段。小学科学跨学科项目化学习以科学学科为主,要求学生基于真实情境,依托跨学科知识技能的创新融合,围绕驱动性问题展开深入、持续的探究,以使学生迁移应用所学知识创造性地解决真实生活问题,实现深度学习。本文以“火星探秘”项目为例,从项目规划、项目实施、项目评价三个方面具体阐述跨学科项目化学习的实践策略。
一、项目规划:找准跨学科教学契合点
小学科学跨学科项目化学习要找准项目主题与驱动问题的契合点、科学学科与其他学科的契合点、项目实施与学习支架的契合点,精心设计项目,以达到跨学科教学之目的。
1.问题协同:从立足真实问题到生成性问题追踪
设置一个让学习达到最高效能的驱动性问题,可让项目与学习更具意义。跨学科主题具有情境性,表征一种富有社会生活意蕴的教学空间,即超越知识论,回归现实生活世界,回归到社会情境中去解决真实问题[3],让学习者更能体验到解决问题的价值。精准挖掘社会热点、生活问题、传统文化等与科学教材、课程标准的联结点,可以使之成为项目生发的沃土。教科版《科学》六年级上册第四单元最后一课中的拓展环节,要求学生组装一辆太阳能驱动小车。而祝融号火星车作为点燃中国星际探测的火种,是近两年的航天热点。为此,项目设置了这样的驱动性问题:“自古以来,人类从未停止过飞天的梦想,人们不断对浩瀚星空、宇宙未知进行持续探索和自我超越。如今,我国的探测器不仅登上了月球,还登上了火星。我们能不能像科学家一样设计制作一辆负责在火星实地考察的火星车呢?”在项目实施过程中,为解决驱动性问题,学生会在项目的不同阶段产生各不相同的生成性问题。例如“火星的环境是怎样的?”“设计制作火星车需要解决哪些问题?”等。而对生成性问题的探索才是学生主动发展认知与思维,实现有意义学习的开始。
2.学科协同:从学科知识学习到跨学科概念统整
小学科学跨学科教学可以是两个或多个课程领域内部的整合,也可以是其他学科与科学课程以有意义的方式进行关联[4]。切勿只是将各学科知识技能机械叠加,而应以科学学科为基础,融入多领域或多学科的知识、技能、思维等,更好地内化跨学科概念,最终实现“超学科”关键能力的提升与必备品格的养成。《义务教育科学课程标准(2022年版)》(以下简称《新课标》)中提出四个跨学科概念:物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化。这些概念首先会在目标层级出现,很难直接教学,因此需要转化,且要结合学科实践和学科知识[5]。“火星探秘”项目以系统与模型、结构与功能为跨学科概念,并结合《新课标》与学生实际能力水平,设计如下教学目标(见表1)。
在火星车设计制作的过程中,学生要经历调查、分析、实验、计算和记录等科学实践活动,也就不可避免地要利用数学、信息技术、语文等学科知识共同解决问题。
3.支架协同:从线下学习单牵引到线上网络技术支持
跨学科项目化学习由持续深入的实践活动组成,它改变了传统教学以教师、教材、教室为中心的现状,促使学生综合运用多种方式解决实际问题,如文献学习、观察记录、实验探究、问卷调查、种植养殖、设计制作等[6]。因此,教师及时给予支架帮扶可以促使学生思维的进阶发展。在“火星探秘”项目中主要可以采用设备支架、手工工具支架、学习单支架、评价量表支架等(见表2)。如在子任务一“火星环境大调查”中学生需要利用电脑、平板等电子设备收集资料,利用火星环境调查表开展资料整理,利用齿轮教具进行知识学习,利用火星车材料选购单思考结构、功能与成本之间的最优方案。利用各种学习支架开展有序的自主学习,有利于学生缜密逻辑思维的形成。
二、项目实施:联结跨学科学习实践点
跨学科项目化学习需要让学生经历有意义的学习实践,才能实现深度学习。夏雪梅提出跨学科项目化学习的五种实践形态,即探究性实践、审美性实践、技术性实践、社会性实践与调控性实践。在“火星探秘”项目(见表2)中,这些实践形式互相交叉与融合,促使学生知、行、思合一。其中技术性实践主要指向利用信息技术收集资料,利用手工工具制作模型等,较为简单,将不具体展开。
1.探究性实践:做知识的研究者
探究性实践从对真实世界的观察中产生问题,经过和知识的联结、抽象,再次回到真实的世界,产生迁移[7]。它贯穿在整个跨学科项目化学习中,教师应引导学生掌握调查、建模和解释世界的方法。项目初始要让学生理解:解决问题要源于对真实情境的调查与思考,脱离真实世界的学习是无意义学习。设计制作火星车就要先对火星环境进行调查,为此学生借助火星环境调查表,结合信息科技课程,收集整理资料并与全班交流。教师依据火星环境调查结果引导学生思考火星车需要解决的问题,比如动力来源、温差问题、风沙大等。为此,学生要对涉及到的各种因素进行知识学习与实验探究,比如能量转化知识作业单可以使学生掌握能量的形式及转化,为用太阳能驱动火星车行驶打下基础;齿轮关系学习单可以使学生对火星车驱动装置有一定了解。这些学习使学生获取了必要的知识和技能,让项目探究自然发生。
2.社会性实践:做同伴的并肩者
社会性实践是指通过各种方式进行沟通与交流,在与他人相互理解和共同解决问题的过程中发展人际交往能力和团队合作意识。在设计火星车的环节里,学生以小组合作的形式展开探究,利用科学知识挑选材料、设计结构,利用数学知识估算成本、绘制设计稿。学生像工程师一样参与火星车的设计,能够清晰并有逻辑地表达自己的观点,也能认真倾听别人的观点并给出回应性思考。项目化学习不提倡教师过早给予学生指导,因此它可以充分锻炼小组成员之间的有效沟通与合作的能力,增强组员之间的自我组织与管理。
3.调控性实践:做问题的思考者
调控性实践是指学生在跨学科项目化学习中,能够实现自我调控、反思和时间管理等,从而引发其更主动地投入学习。在制作、测试、评价火星车时,学生会不断发现问题,主动尝试用各种方法解决问题,修改设计稿、优化模型,这一过程就是学生有效调控自我的过程。如学生在测试火星车时发现当车子进入阴影区的时候,很快就会停下来。学生调动已有认知积极反思,专注于方案预设,这是学生问题解决能力以及批判性思维形成的有效途径。不难看出,他们热爱并享受着问题带来的挑战,不害怕失败并相信自己的方案具有价值。
4.审美性实践:做艺术的欣赏者
审美性实践是指在项目实施过程中所涉及到的产品制作、报告形成、PPT完善等内容体现的设计思维与审美艺术。它不应该只停留于对作品的美化,而应该成为基本的交流和互动方式,在生活中体现审美价值。火星车作为寄予美好航天探索愿望的工程,更要体现中国人的审美价值。如“拼搏号”小组在车身颜色的设计上主打红与蓝,红色寓意希望的火种,蓝色寓意浩瀚的宇宙,色彩鲜明且寓意美好。同时车的两边用祥云做点缀,代表福气与好运,希望中国对火星的探索能取得突破性进展。这不仅体现了火星车外显的美,也体现出它内在的艺术价值。同时,学生在汇报的过程中,要学会用语言艺术去解释作品与主题、跨学科概念之间的联系,并适当运用媒体技术增强表现力,让学生认识到艺术能为产品带来更高的价值。
三、项目评价:赋能跨学科素养培育
评价是对小学科学跨学科项目化学习能否赋能学生成长进行综合性判定的过程。评价要贯穿项目实施的各个阶段,以线上评价与线下评价相融合,过程性评价与终结性评价相结合、个人评价与团队评价相融通等方式促进学生跨学科素养的形成。
1.数据链接法,云端精准评价
数据链接法指的是借助大数据、数字化平台等实现线上评价与线下评价相融合。一是数字化评价。借助数字化平台发布任务与评价标准,对整个项目实施过程进行监测,追踪学生参与度。鼓励学生将过程性成果与最终成果进行数字化评价,后台生成可视化结果分析。二是电子成长档案。将学生在跨学科项目化学习中产生的作品或产品,以及设计图纸、产品说明书、问题解决方案等过程性资料放入学生个人电子成长档案,科学梳理学生行为变化和能力发展。三是校园平台共享。项目成果发布在校园平台,甚至向更广的平台推送,提供展示平台且集思广益。
2.评价量规法,全程精细评价
评价量规法指的是对学生在跨学科项目化学习中的真实表现以量化表的形式进行监测与评价。评价要秉承过程与结果并重的原则,不仅指向学习成果,更应该对整个学习过程中学生知识的掌握与各项能力的提升过程开展评价,聚焦跨学科素养的培养。在“火星探秘”项目中,教师分别设计产品维度评价表(见表3)与实践维度评价表(见表4),并将两表前置,充分发挥评价的诊断、导向与激励功能。
3.团队共富法,合力增值评价
团队共富法指的是个人评价与团队评价相融通,实现学生共同发展。跨学科项目化学习的主体不仅是学生个体,还有学生团队,要建立个人表现与团队表现之间的联系。这就要求团队任务要指向对驱动性任务的完成以及跨学科素养的培养,而个人任务既要与团队任务紧密相连,又是团队任务深化的必要条件。“火星探秘”项目中个人评价依据主要有火星环境调查记录表、能量转化作业单、齿轮关系学习单等,而团队评价依据主要有火星车的设计稿、模型、介绍书、演讲PPT等。
“火星探秘”项目让学生经历运用多学科知识、技能、思维协同解决真实问题的完整过程,在层层递进的任务中加深与丰富对系统与模型、结构与功能跨学科概念的理解。项目推进过程中学生更愿意表达自己的想法,能够自己寻找问题解决方案,在作品的创造性、学以致用的能力等方面得到提高,实现学生跨学科素养的立体发展。跨学科项目化学习将是未来教育改革的重要方向之一,教师只有提升跨学科教学的意识和能力,才能帮助学生实现真正有意义的学习。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部.义务教育课程方案(2022 年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2022.
[2] 李兰.基于课程标准的跨学科项目化学习探索[J].现代中小学教育,2020,36(08):29-33.
[3] 李洪修,崔亚雪.跨学科教学的要素分析、问题审视与优化路径[J].课程·教材·教法,2023,43(01):74-81.
[4] 史加祥.新课标视野下小学科学跨学科教学的理解与实践[J].教学与管理,2022(29):61-65.
[5] 夏雪梅.跨学科学习:一种基于学科的设计、实施与评价[M].北京:教育科学出版社,2024:49.
[6] 刘玲.跨学科实践活动的设计与实施[M].北京:教育科学出版社,2023:88.
[7] 夏雪梅.项目化学习设计:学习素养视角下的国际与本土实践[M].北京:教育科学出版社,2021:90.
[责任编辑:陈国庆]